Viga de acero en H

1. Introducción

Las vigas en H (también denominadas vigas de ala ancha, perfiles en W, perfiles HE o perfiles en H) son vigas de acero estructural laminadas en caliente con una sección transversal en forma de H, compuesta por dos alas paralelas unidas por un alma. Las alas suelen ser más anchas y gruesas en relación con el alma que en las vigas en I tradicionales, lo que les confiere una excelente capacidad de resistencia a la flexión y a la carga axial.

Las profundidades típicas oscilan entre unos 100 mm y 1.000 mm (y son mayores en algunas series). Las longitudes estándar suelen ser de 6 m, 9 m, 12 m o cortadas a medida. Son los elementos principales en estructuras de edificios, puentes, estructuras industriales, columnas y soportes para maquinaria pesada.

Entre las normas internacionales más importantes se incluyen:

• EN 10365 – Perfiles de acero laminados en caliente, secciones en I y en H – Dimensiones y masas (Europa)

• EN 10034 – Perfiles estructurales de acero en I y en H – Tolerancias de forma y dimensiones

• EN 10025 (Partes 1–6) – Condiciones técnicas de suministro de aceros estructurales (calidades de material)

• ASTM A6/A6M – Requisitos generales para perfiles de acero estructural laminado; ASTM A36, A572, A992, A588, A913 (Estados Unidos) – Perfiles en W

• GOST 26020 / GOST 8239 – Normas dimensionales rusas / de la CEI para vigas en H y en I

• JIS G 3192 / JIS G 3101 / G 3106 – Normas japonesas de dimensiones y materiales

• GB/T 11263 / GB/T 700 / GB/T 1591 – Normas chinas para vigas en H y calidades

La clasificación se basa principalmente en el límite elástico, la tenacidad al impacto (Charpy), el estado de suministro y la aplicación prevista. Los grados de material para las vigas en H son esencialmente los mismos que los utilizados para las chapas y otros perfiles estructurales según las normas respectivas.

2. Normas europeas (EN 10025 + EN 10365 / EN 10034)

La norma EN 10365 define las dimensiones y masas nominales de los perfiles en H e I laminados en caliente; la norma EN 10034 define las tolerancias. Las series principales incluyen:

• HEA: vigas ligeras de alas anchas (alas más delgadas)

• HEB: vigas estándar de alas anchas

• HEM: vigas pesadas de alas anchas (alas más gruesas)

• IPE: vigas en I de alas paralelas (alas más estrechas)

• HD, HL, HP: pilares, pilotes extraanchos y pilotes de apoyo

Los grados se designan por el límite elástico mínimo (MPa) para espesores ≤16 mm, seguido de una designación de calidad que indica la tenacidad al impacto.

2.1 Calidades estructurales comunes (EN 10025-2 sin alear)

Designaciones de calidad (resistencia al impacto):

• JR – Resistencia al impacto Charpy con muesca en V ≥ 27 J a +20 °C

• J0 – ≥ 27 J a 0 °C

• J2 – ≥ 27 J a −20 °C

• K2 – ≥ 40 J a −20 °C (mayor resistencia al impacto)

2.2 Límite elástico en función del espesor (EN 10025)

El límite elástico mínimo disminuye al aumentar el espesor (se aplican las mismas reglas que para las chapas y otros perfiles):

2.3 Normas dimensionales (EN 10365 / EN 10034)

Gamas de dimensiones habituales:

• HEA / HEB / HEM: profundidades de aproximadamente 100–1000 mm

• IPE: profundidades de aproximadamente 80–600 mm

Ejemplo de designación: HEB 300 o HEA 200 – acero EN 10025-2 – S355JR.

Se controlan las tolerancias (EN 10034) relativas a la altura, la anchura de las alas, el espesor del alma y de las alas, la falta de perpendicularidad, el descentramiento del alma, la rectitud y la masa; los límites exactos dependen de las dimensiones.

2.4 Otras partes de la norma EN 10025 aplicables a las vigas en H

• EN 10025-3: Aceros de grano fino normalizados o laminados normalizados (S275N/NL, S355N/NL, S420N/NL, S460N/NL)

• EN 10025-4: Aceros de grano fino laminados termomecánicamente (S275M/ML, S355M/ML, S420M/ML, S460M/ML)

• EN 10025-5: Aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica (aceros resistentes a la intemperie, p. ej., S355J0W, S355J2W)

• EN 10025-6: Aceros de alta resistencia templados y revenidos (S460Q/QL a S960Q/QL)

3. Normas de Estados Unidos (ASTM)

La norma ASTM A6/A6M regula los requisitos dimensionales y las tolerancias de los perfiles estructurales, incluidas las vigas de ala ancha (perfiles en W). Los grados de material se rigen por especificaciones independientes.

3.1 Grados estructurales comunes y de acero de alta resistencia (HSLA)

Nota: La norma A992 es la especificación preferida para la mayoría de los perfiles en W de construcción en EE. UU. Ejemplo de designación: W12×26 (aprox. 12 pulgadas de profundidad, 26 libras/pie).

3.2 Rangos de dimensiones típicos (ASTM)

• Perfiles en W: profundidades de aproximadamente 4 pulgadas a 44 pulgadas (y piezas especiales de mayores dimensiones)

• Amplia gama de pesos por pie para cada profundidad nominal

4. Normas CIS / rusas

Las especificaciones GOST habituales para las vigas en H e I laminadas en caliente incluyen la GOST 26020 (vigas en H) y la GOST 8239 (vigas en I). Las calidades de los materiales se rigen por las normas GOST 380 y GOST 19281.

• St3ps / St3sp: acero estructural al carbono ordinario (≈ S235 / A36)

• 09G2S, 10HSND, 15HSND: aceros estructurales de baja aleación / para puentes (≈ S355 / A572 Gr.50)

• También se utilizan ampliamente los equivalentes Q235 / Q345 según la norma china GB/T

• Condiciones de suministro: laminado en caliente, normalizado, laminado termomecánicamente

5. Equivalencias aproximadas entre normas

La siguiente tabla ofrece equivalencias aproximadas comúnmente aceptadas para los grados estructurales comerciales utilizados en las vigas en H. Los requisitos químicos y mecánicos exactos (especialmente la tenacidad al impacto y los rangos de espesor) deben verificarse siempre con arreglo a la edición específica de la norma.

6. Calidades especiales y de alta resistencia

Templado y revenido / alta resistencia (EN 10025-6 / ASTM A913):

• S460Q/QL a S960Q/QL – Límite elástico de 460 a 960 MPa

• ASTM A913 grados 50/65/70 – Templados y autotemplados (excelente soldabilidad y tenacidad)

Laminados termomecánicamente (EN 10025-4):

• S275M/ML, S355M/ML, S420M/ML, S460M/ML: mayor tenacidad y soldabilidad

Aceros resistentes a la intemperie:

• EN: S235J0W, S355J0W, S355J2W, S355K2W

• ASTM: A588, A709 Gr.50W

• JIS: SPA-H

7. Aplicaciones típicas

• Estructuras de edificios: vigas y pilares principales en edificios de varias plantas y naves industriales

• Puentes: vigas maestras, vigas de forjado, arriostramientos

• Estructuras industriales: soportes para maquinaria pesada, vías de grúa, plataformas

• Sector marítimo y energético: plataformas, torres, estructuras de soporte

• Infraestructuras: estaciones, naves, cubiertas de gran luz

• Bases y bastidores para maquinaria pesada

8. Notas importantes

• El límite elástico disminuye al aumentar el espesor; utilice siempre el valor correspondiente al espesor solicitado.

• Los requisitos de tenacidad al impacto (Charpy) y la temperatura de ensayo son fundamentales para aplicaciones a baja temperatura o relacionadas con la seguridad estructural.

• El estado de suministro (tal como se lamina, normalizado +N, laminado termomecánicamente +M, templado y revenido +Q) afecta significativamente a las propiedades y a la soldabilidad.

• Los límites del equivalente de carbono (CEV) determinan la soldabilidad; los grados de mayor resistencia suelen requerir precalentamiento o procedimientos especiales de soldadura.

• Los perfiles HEA, HEB y HEM, así como los perfiles americanos en forma de W, no son dimensionalmente idénticos; compruebe las propiedades al sustituirlos.

• Se prefiere el A992 al A36 para la mayoría de las estructuras de edificios modernas de EE. UU. debido a su ductilidad controlada y su comportamiento sísmico.

• AOIN suministra habitualmente vigas en H con profundidades de entre ~100 mm y 1000 mm y longitudes de hasta 12–18 m (o más) en calidades que van desde S235 hasta S460 / A992 y superiores, en condiciones de laminado en caliente, normalizado y TM.